Os quadros de instrumentação e automação concentram um grande volume de circuitos de instrumentação. No quadro do CLP-01 está instalado o Controlador Logico programável, responsável pelo processamento de dados de toda a planta industrial e que exige atenção especial devido a sua importância funcional para o processo e elevado valor financeiro.
O quadro de instrumentação e automação CLP-01 fisicamente está situado sala de painéis juntamente com o quadro de distribuição principal do subcapitulo 4.1 e o quadro de distribuição secundário do subcapitulo 4.2.1. Já o quadro de instrumentação e automação REM- 01 está fisicamente situado em uma área próxima aos elevadores. Ambos estão instalados em local abrigado, dentro do volume do volume protegido pelo SPDA (Anexo I). Com estas características foi possível identificar que os quadros de distribuição principal estão localizados em uma ZPR 1.
Do campo para os quadros de instrumentação e automação há dezenas de circuitos de controle chegando. Consultando o Anexo III, identificamos que há três pontos de rede de dados. Dois destes pontos estão interligados de forma direta ao campo e o terceiro está ligado de forma indireta ao campo, pois a rede de dados passa primeiro pelo quadro de distribuição principal.
A rede de dados está conectada de forma direta ao campo através de um cabo de fibra óptica, conforme Anexo III nos trechos tracejados em azul ciano. Neste caso há uma grande
vantagem, uma vez que os efeitos de descarga atmosférica e indução eletromagnética não exercem nenhuma influência sobre um sinal luminoso, a utilização de fibra óptica em instalações de rede de dados já consiste como uma medida de proteção contra surtos.
O terceiro cabo da rede de dados sai do quadro de instrumentação e automação CLP-01 adentrando no quadro de distribuição principal QGBT/CCM-01 e depois tem uma interligação com o campo, onde irá alimentar o quadro de automação e instrumentação REM-01. Neste caso consiste em um circuito sob a mesma zona de proteção (ZPR 1), não caracterizando a necessidade de se adotar medidas de proteção contra surtos para a rede de dados.
Nos parágrafos anteriores foi discutida a necessidade de adotar medidas de proteção contra surtos nos pontos de conexão da rede de dados. Porém em um painel de instrumentação e automação ainda existem outras interfaces que precisam ser analisadas, são elas: alimentação principal do painel, proteção do controlador lógico programável e proteção dos cartões de leitura de instrumentos.
A proteção da alimentação do quadro e do controlador logico programável será simultânea através do mesmo dispositivo de proteção contra surtos. A alimentação do quadro CLP-01 tem origem no quadro de distribuição principal QGBT/CCM-01 e conforme subcapitulo 4.1 devem ser instalados DPS Classe I e Classe II neste quadro. Definiu-se também que equipamentos estão situados na mesma zona de proteção (ZPR 1), o que não exige a instalação de medidas de proteção contra surtos entre um quadro e outro. Existe, porém, no quadro de instrumentação e automação CLP-01 um equipamento denominado controlador logico programável, com um valor de aquisição expressivo, quando comparado aos demais equipamentos elétricos instalados neste mesmo quadro. Neste caso, aplicamos os conceitos abordados no capítulo 2 de onde entende-se que mesmo assim deve ser adotada uma medida de proteção contra surtos, em virtude da vitalidade do equipamento para a instalação toda.
Como neste caso, já há o projeto e instalação de SPDA, a verificação da incidência de raios na região foi suprimida, considerando que a região está enquadrada no código AQ2 da Tabela 8.
Definido a necessidade da adoção de medida de proteção contra surtos no quadro CLP- 01, em sua alimentação passa-se a análise das características elétricas no ponto da instalação:
Tensão nominal de operação, fase neutro (Un): 220V; Sistema de Aterramento no ponto da instalação: TN-S;
Local de instalação: Quadro de Instrumentação e Automação; Corrente de Curto-Circuito no ponto da Instalação: Icw=3kA;
Verificadas as características elétricas, definem-se os parâmetros para a especificação do dispositivo de proteção contra surtos:
Classe: Classe III;
Tensão de operação continua (Uc): 242V (Tabela 2); Nível de proteção (Up): Nível I – 1,5kV (Tabela 3);
Máxima corrente que o dispositivo é capaz de suportar (Isx): 5kA; Condutor: Mínimo 4mm² (conforme subcapitulo 3.1.2);
Proteção para o dispositivo: Conforme indicação do fabricante do DPS;
A alimentação do quadro REM-01 tem origem no quadro de distribuição principal QGBT/CCM-01 e que conforme subcapitulo 4.1 devem ser instalados DPS Classe I e Classe II neste quadro. Definiu-se também que equipamentos estão situados na mesma zona de proteção (ZPR 1), o que não exige a instalação de medidas de proteção contra surtos entre um quadro e outro. Definindo assim que não há necessidade de adoção de medida de proteção contra surtos na alimentação do quadro REM-01.
Resta ainda analisar a situação dos circuitos de instrumentação e aquisição de sinais. Para fins de estudo assume-se que todos estes circuitos têm origem no campo, instalados em pontos distintos dentro do volume do volume protegido pelo SPDA (Anexo I). Com estas definições é possível afirmar que o quadro de distribuição principal está localizado em uma ZPR 1, enquanto que os instrumentos de campo se situam em uma ZPR 0B.
Conforme a Figura 32, a) fica entendido que em ocasiões onde a fonte de alimentação vêm do ambiente externo – ZPR 0, adentrando na estrutura – ZPR 1 é necessário a adoção de medida de proteção contra surtos. Há uma diferença significativa entre a situação apresentada aqui e a apresentada no subcapitulo 4.1. No caso de instrumentação classificamos o sistema como linhas de sinais, enquanto que nos casos anteriores havíamos classificado como sistemas de baixa tensão.
Definido a necessidade de instalação de medida de proteção contra surtos nos circuitos de instrumentação, passa-se a análise das características elétricas no ponto da instalação:
Tensão nominal de operação (Un): 24V;
Sistema de Aterramento no ponto da instalação: TN-S;
Verificadas as características elétricas, definem-se os parâmetros para a especificação do dispositivo de proteção contra surtos:
Classe: Classe III;
Tensão de operação continua (Uc): 24V;
Nível de proteção (Up): Nível IV – 1,5kV (Tabela 3); Condutor: Mínimo 4mm² (conforme subcapitulo 3.1.2);
Proteção para o dispositivo: Conforme indicação do fabricante do DPS;
A sequência de figuras a seguir ilustra situações típicas de ligação de dispositivos de proteção contra surtos para sistemas de instrumentação e aquisição de sinal. Encontrar uma solução ótima para esta aplicação é relativamente complexo, pois existem uma repetitividade muito grande na quantidade de circuitos a proteger.
Figura 68 - Diagrama entrada geral Quadro de Automação e instrumentação
Figura 69 - Diagrama sinal de corrente Quadro de Automação e Instrumentação
Fonte: O autor.
Figura 70 - Diagrama sinal de tensão Quadro de Automação e Instrumentação